CN1820210A - 定位的方法及系统 - Google Patents

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CN1820210A CN03826990.2A CN03826990A CN1820210A CN 1820210 A CN1820210 A CN 1820210A CN 03826990 A CN03826990 A CN 03826990A CN 1820210 A CN1820210 A CN 1820210A
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M·贝根利德
J·阿尔泰尔－图韦松
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    • G01S5/28—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using ultrasonic, sonic, or infrasonic waves by co-ordinating position lines of different shape, e.g. hyperbolic, circular, elliptical or radial

Abstract

本发明涉及蜂窝移动无线电系统，具体来说，涉及一个以上共同站点小区/扇区的系统。公开了用于高精确度增强定位而无需一个以上站点涉及到定位中的方法及装置。

Description

定位的方法及系统
发明的技术领域
本发明涉及蜂窝移动无线电系统，具体来说，涉及在这类系统中定位。
相关技术的背景和说明
例如利用固有信息、如所接收的发射功率电平的移动台的定位是以前已知的。在先有技术中，利用来自接收从示例移动台发送的信号的不同基站的这种信息以提高例如借助于三角测量来定位的精确度，这也认为是已知的。
各种管理机构对定位有不断增加的需求。对于紧急呼叫特别要求定位。第一次确定的精确度和时间是定位的关键参数。
对于GSM和UMTS，有两种值得考虑的定位方法：
1.小区全球身份与定时超前。
2.辅助GPS。
小区全球身份与定时超前可用于GSM。它利用从每个基站广播的小区全球身份。因此，小区全球身份标识移动台正与之通信的基站或者移动台所在的小区。与基站的距离通过系统固有定时超前参数来确定，补偿基站与移动台之间的传播延时。最后，通过小区全球身份与定时超前，可确定移动台处于小区或小区扇区中的环形或弧形区域内，取决于辐射模式。图1说明对于其中基站《站点》位于小区《小区/扇区》角的120°扇形小区采用定时超前的定位。移动台《MS》位于等于定时超前的不准确度的宽度的TA带《TA带》。但是，该方法没有揭示移动台位于这个带中的什么位置，除非更多基站参与到定位中。也就是说，当尝试对移动台定位时，移动台《MS》可能在具有相同结果的阴影区域《TA带》中的任何位置。在UMTS中，和小区全球身份与定时超前对应的特征被称作小区身份与往返时间。
辅助GPS是用于帮助GSM和UMTS以及可选地其它地面无线电系统的卫星定位系统，但要求GPS(全球定位系统)接收机和附加信令，并且与旧的GSM终端不兼容。图2说明基本辅助GPS系统。GPS位置信息从三个卫星《Sat1》、《Sat2》、《Sat3》接收。为了减少第一次确定的时间，通过从基站《站点》传递的粗略地面定位来帮助GPS定位。基本上存在两种辅助操作模式，即移动辅助和基于移动。在前一种模式中，移动台按照从粗略定位确定的来确定到卫星《Sat1》、《Sat2》、《Sat3》的伪距。伪距被传递到地面网络，在其中计算移动台位置。在后一种辅助操作模式中，移动台从可用数据来确定其位置。
美国专利US6321083公开了用于定位小区的电话业务热点的方法及装置。定时超前通知移动台与它所连接的基站的距离。到移动台的方向通过来自两个或两个以上相邻小区的信号强度来确定。
国际专利申请WO9728456描述了采用来自阵列天线的多个相邻波束的所接收功率电平的终端位置定位方法。
上述文档都没有公开通过定时超前来确定移动台与基站之间的距离以及从接收信号电平和在共同站点相邻小区/扇区中接收的信号电平来确定移动台方位的共同站点邻区辅助定位，其中信号电平最好是平均电平。
发明内容
具有更大的准确性，存在较少不明确性，以及服务可被聚焦。对于紧急呼叫特别要求定位，但是对于要偿还投资，极肯定还存在其它定位应用。小区全球身份与定时超前被认为太不准确而无法把运营商吸引到大多数这类应用。
确定移动台位置所需的时间应当尽可能短。大量信令将耗尽电池，以及增加移动台与基站之间的无线电接口和无线电接入网/核心网的负担。此外，为了吸引运营商，该方法应当适用于现有移动台。
在利用传播时间延迟、如E-OTD(增强观察时差)或O-TDOA(到达观察时差)、对于例如三角测量要求涉及一个以上站点的通信的现有地面定位方法中存在问题，因为这其中还涉及用于确定传播时间延迟的时间信息的交换的增加的信令。相邻基站还可能在不同基站控制器BSC或无线电网络控制器RNC的控制下。大量信令还延迟定位。还可能需要现有移动台的升级。
利用接收信号电平、对于例如三角测量要求涉及一个以上站点的通信的地面定位方法的一个问题是不同站点之间的传播路径损失的小相关性，导致距离估算值不太可靠。
因此，本发明的一个目的是增强现有定位方法以便提高精确度。
实现不要求一个以上地面无线电站点以便快速可靠定位的地面定位系统也是一个目的。
不要求大量操作员测量活动以便取得增强也是一个目的。
另一个目的是不要求一个以上共同站点相邻小区/扇区，帮助正服务小区/扇区以便定位。
另一个目的是确定移动台位置而没有耗尽电池的额外信令。
最后，目的是具有与现有移动台兼容的定位的增强方法及系统。
通过根据接收信号电平和共同站点相邻小区/扇区接收信号电平确定移动台最可能位于的窄扇形段的方法及系统来实现这些目的。另外还通过定时超前，可精确地确定位置而不会涉及不止单个站点。
附图简介
图1说明根据先有技术、对于其中的基站《站点》位于小区《小区/扇区》角的120°扇形小区采用定时超前的定位。
图2显示根据先有技术的基本辅助GPS系统。
图3说明根据本发明的ECGI。
图4示意说明通过Abis接口连接到BSC的至少一个BTS。
优选实施例说明
已经观察到，相同站点的相邻小区/扇区的传播路径损失高度相关，特别是对于站点与接近小区/扇区边界的移动台之间的传播路径。在最好是采用定时超前的增强小区全球身份ECGI方法及系统中，通过根据接收信号电平和共同站点邻区接收信号电平确定移动台最可能位于的扇区段来增强定位。另外还通过定时超前，可确定精确位置而没有涉及一个以上站点。
图3说明根据本发明的ECGI。为了切换的目的，移动台连续执行相邻小区(或基站)的接收信号强度的测量。根据先有技术规范，这样一个或多个小区的列表应当传递给网络用于切换控制。
相邻小区/扇区《N1》与正服务小区/扇区《S》中的相应接收功率的比率确定移动台在TA带《TA带》上所处的位置。对于给定的TA带，比率越大，则移动台越接近正服务小区/扇区《S》与相邻小区/扇区《N1》之间的小区/扇区边界。可对于附加共同站点相邻小区《N2》确定第二比率，与最初确定的比率结合，以便增加精确度。如果存在站点的三个以上扇区，则还可对于要包含的附加数量的共同站点邻区确定相应的比率。
由于根据本发明从功率比率(或dB标度的差异)确定位置，因此不需要来自现场测试测量的绝对参考。特别是对于接近小区/扇区边界的移动台，相同站点的不同小区/扇区的传播路径损失之间的高相关性进一步减轻了现场测试测量的需求。
图4示意说明通过Abis接口《Abis》连接到BSC(基站控制器)《BSC》的至少一个基站收发信机系统《BTS》。基站控制器通过Lb接口《Lb》连接到SMLC(正服务移动位置中心)《SMLC》。SMLC可集成到BSC或MSC中，或者是独立的装置。在后面两种情况中，其它基站控制器在大部分实现中也连接到SMLC。
在本发明的一个优选模式中，对于要定位的移动台，在基站控制器《BSC》的定位功能中对于来自基站收发信机系统《BTS》的接收信号电平求平均。传递给SMLC的信号电平因而变得较小噪声和更为稳定。此外，通过从BTS到SMLC的传输链中较早求平均来避免固定网络中的过度传输。在例如GSM中，采用充分处理能力求平均的最早可行的发生处是基站控制器。另一个优点在于，与没有提供本发明的系统相比，Abis接口只是另外少量被加负载，因为根据先有技术规范在BSC中使未求平均的信号电平可用。平均电平最好是在BSC的定位功能中确定。除了先有技术系统之外，基站收发信机《BTS》传送两个信令电平、即被服务小区之一和相邻小区之一，来取代仅一个。可选地，传送一个以上相邻小区信令电平(因而超过两个信令电平)的信令电平。如果包括两个邻区的信令电平，则可从各个比率/差异的无线电/差异或者直接从邻区信号电平的比率/差异中确定方位。基站包括被服务小区/扇区和至少一个共同站点相邻小区/扇区的接收信号电平。要包含的一个小区或多个小区最好是从定位功能中最高排序的一个或多个共同站点小区的那些信号电平选取。不需要在SMLC中求平均。此外，对于SMLC中求平均的需要会违反当前的GSM标准化。
在本发明的一个实现中，可对来自多达32个相邻小区/扇区的移动台的信号电平求平均。
当本发明应用于例如GSM时，平均电平最好是包含在响应BSSLAP TA请求而发送给SMLC的BSSLAP TA响应中。因而，Lb或相应接口中的信令负荷将被减少，在所得位置估算值中存在较少噪声。
本领域的技术人员容易理解，BTS或MS的接收机和发射机属性实质上是通用的。在本专利申请中诸如BTS、BSC、MSC、SMLC或MS之类的概念的使用不是意在把本发明只限于与这些缩写词关联的装置。对于本发明，它涉及相应工作的所有装置或者本领域的技术人员明显会修改的所有装置。作为明确的非排他实例，本发明涉及GSM的基站控制器以及UMTS的无线电网络控制器RNC。
本发明不是意在只限于以上详细描述的实施例。可进行变更和修改而没有背离本发明。在以下权利要求的范围中涵盖所有修改。

Claims (20)

1.一种定位无线电发射机的方法，其特征在于，到已知位置的接收机的距离根据反映传播延时的参数来确定，以及从接收机到发射机的方向从反映发射机所在的或者被服务的小区/扇区中的接收信号电平以及共同站点小区/扇区中信号电平的相应参数来确定。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述共同站点小区/扇区是与所述发射机所在的或者被服务的小区直接相邻的小区/扇区中的至少一个。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，到所述发射机的方向通过形成相邻小区/扇区接收电平与发射机所在的或者被服务的小区/扇区的接收电平之间的线性标度比率或dB标度差异来确定。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，发射机定位的确定包括小区/扇区身份。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在形成定位基础之前对所述接收信号电平求平均。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述平均值在网络控制单元中形成。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述网络控制单元是通过标准化接口最接近地连接到所述接收机实体的实体。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，最接近地连接到所述接收机的所述实体是基站控制器。
9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，最接近地连接到所述接收机的所述实体是无线电网络控制器。
10.一种定位无线电发射机的装置，其特征在于，处理部件，用于根据反映传播延时的参数来确定到已知位置的接收机的距离，以及从反映所述发射机所在的或者被服务的小区/扇区中的接收信号电平以及共同站点小区/扇区中的信号电平的相应参数来确定从所述接收机到所述发射机的方向。
11.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述共同站点小区/扇区是与所述发射机所在的或者被服务的小区直接相邻的小区/扇区中的至少一个。
12.如权利要求10所述的装置，其特征在于，到所述发射机的方向通过形成相邻小区/扇区接收电平与所述发射机所在的或者被服务的小区/扇区的接收电平的比率来确定。
13.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述处理部件包括发射机定位的小区/扇区身份确定。
14.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述处理部件在形成定位基础之前形成接收信号电平的时间平均值。
15.如权利要求14所述的装置，其特征在于，所述平均值在网络控制单元中形成。
16.如权利要求15所述的装置，其特征在于，所述网络控制单元是通过标准化接口最接近地连接到所述接收机实体的实体。
17.如权利要求16所述的装置，其特征在于，最接近地连接到所述接收机的所述实体是基站控制器。
18.如权利要求16所述的装置，其特征在于，最接近地连接到所述接收机的所述实体是无线电网络控制器。
19.无线电通信系统，其特征在于用于执行权利要求1-9中任一项中的方法的部件。
20.无线电通信系统，其特征在于权利要求10-18中任一项中的多个装置。
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